Поєднання моделей допомагає приймати рішення в управлінні інфраструктурами спадщини Науки про води;

допомагає

Управління активами інфраструктури вимагає розробки інструментів підтримки прийняття рішень, які можуть підтримувати менеджерів у їх оперативному виборі. На основі порівняльного аналізу різних моделей підтримки прийняття рішень, реалізованих у галузях цивільних споруд, міських мереж та захисних споруд від природних ризиків, у цій статті висвітлюється необхідна взаємодоповнюваність між багатокритеріальними методами, економічними підходами та детермінованими моделями, а також важливість якості використовуваних даних.

"> Tacnet et al., 2014). Таким чином, у галузі природних ризиків рішення, таким чином, стосуються різних фаз управління ризиками (запобігання, криза, ремонт), а також різних зон спрацьовування, поширення та взаємодії явищ із Таким чином, одного і того ж технічного експерта можна залучити для надання рішень зовсім іншого характеру в просторі та часі:

  • на етапі профілактики виявити/кількісно визначити причини явища;
  • під час заходу з управління безпекою товарів і людей;
  • на етапах ремонту оцінити пошкодження.

У галузі водопровідних мереж, що знаходяться під тиском, з кінця 1980-х GPI зосередила увагу на аналізі сценаріїв відмов, виборі заходів управління, утриманні та заміні мереж. Проблеми прийняття рішень знаходяться на різних рівнях (MERAD, М., 2010. Підтримка рішень та досвід у галузі управління ризиками, Лавуазьє, с. 27-28.

"> Мерад, 2010), або суто оперативний: яку техніку вибрати? Або стратегічний (що стосується довгострокового планування технічного обслуговування мережі): яка оптимальна швидкість оновлення труб? Або тактичний (що стосується умов реалізації стратегічна мета): з точки зору короткострокового планування робіт, як прийняти рішення щодо пріоритетів реконструкції, інтегруючи поняття ризику та наслідків у разі аварії на навколишнє середовище та людину, а особливо на користувачів послуг ?

Загальний опис (моделювання) рішення з використанням підходу 5WH (хто, що, де, коли, чому, як - англійською мовою: "Хто, що, де, коли, чому, як") повинен застосовуватися до всіх контекстів прийняття рішень ( малюнок 2
Приклад формалізації питання оперативного рішення, пов’язаного із захистом транспортної інфраструктури, яка зазнає стихійних явищ (Paramount Project, 2012).
набір-огляд "> рис. 2). Нехтування цим кроком ускладнює або навіть перешкоджає проектуванню і особливо перевірці розроблених інструментів. Це дає змогу надати основні описові елементи рішення, вказавши:

  • дійові особи (хто: менеджер, обрана посадова особа, користувач тощо);
  • об'єкт (що: захисна споруда, трубопровід тощо);
  • ступінь та просторовий обсяг (де: вододіл, долина, район, місто, департамент тощо);
  • тимчасовість з точки зору тривалості та фаз управління (коли: до події у фазі запобігання, під час події, після події, у короткостроковій перспективі для управління піковим споживанням, у довгостроковій перспективі для планування оновлення інфраструктури тощо);
  • мотивація (чому: захищати дорогу, будинки, забезпечувати харчуванням околиці, підвищувати безпеку);
  • метод реагування та розглянуті альтернативи або рішення (як: шляхом будівництва захисних споруд, складання планів зонування, заміни ділянок труб, посиленого контролю, встановлення датчиків).

Багато моделей ... різних, але доповнюють один одного

Таким чином, в контексті PIM моделі набувають важливого значення для сприяння прийняттю рішень у складних ситуаціях. Оскільки процес прийняття рішень повинен інтегрувати декілька з цих моделей, запропоновано методи їх поєднання (табл. 1
Приклад методів, реалізованих в рамках інтегрованих підходів до управління природними ризиками, зокрема аналіз ефективності захисних споруд (Tacnet et al., 2014).
set-review "> таблиця 1).

Детерміновані та імовірнісні моделі ... результати яких слід критикувати та порівнювати з якістю даних

Для прийняття стратегічних рішень, таких як оптимальне розподіл бюджету на ремонт, інструменти підтримки прийняття рішень у PIM використовуються менеджерами водопровідних мереж, що знаходяться під тиском, та консультантами, які їм допомагають [2] (SAEGROV, S., 2005, CARE-W Computer Aided Реабілітація водних мереж, Лондон, видавництво IWA.

"> Саегров, 2005). Програмне забезпечення Casses [3] досліджує докладні описові дані труб та їх історію поломок або виведення з експлуатації (найчастіше передує реконструкції). Вона включає ядро ​​статистичного розрахунку, що дозволяє моделювати процес виходу з ладу труб на основі вік та характеристики труби (діаметр, довжина тощо) та навколишнє середовище.

В області природних шкідливих явищ в даний час широко використовується чисельне моделювання явищ, таких як поширення зливових паводків. Останні підходи запровадили необхідність враховувати невизначеність у цих моделях. Таким чином, можна представити у імовірнісній (класичний аналіз типу Монте-Карло) або імовірністичній (рамки ймовірностей) вплив якості вхідних даних на вихідні результати.

Моделюйте збої системи для кращого управління нею

Невдача - це втрата здатності структури або мережі повноцінно виконувати покладену на неї функцію (наприклад: обхід конструкції, зменшення потоку, що транспортується мережею). Частота відмов - це кількість відмов за заданий інтервал часу. Обслуговування цих систем може бути профілактичним, щоб зменшити ймовірність відмов протягом життя проекту, або коригувальним, щоб відновити їх роботу. Сюди входить оновлення мереж або ремонт конструкцій (AFNOR, 2001, NF EN 13306 X 60-319 - Термінологія технічного обслуговування, Асоціація Française de Normalization.

Оцінка швидкості оновлення мережі необхідна для визначення річних бюджетів, які будуть призначені на це оновлення [4]. Поновлення мережі може бути вирішено спочатку за наступних збоїв кількома способами:

  1. досягнення внутрішньої «тривалості життя» мережі, пов’язаної з технічними характеристиками труб;
  2. повторювані витоки або поломки;
  3. дифузні витоки (не виявляються), що призводять до втрат води в розподілі.

Деякі підходи розглядають лише режим 1, оцінюючи швидкість реконструкції як обернену до внутрішнього "життя". Вік, який фактично спостерігається при реконструкції, суперечить цьому підходу, оскільки він коливається від дуже низьких значень (2 або 3 роки) до дуже високих (150 років) відповідно до розподілу, дуже близького до так званого розподілу ймовірності Вейбулла. Статистичні інструменти розроблені для аналізу даних про виживання [5] та встановлення рівня відновлення з урахуванням режимів відмов 1 і 2, таких як обернена середня величина розподілу віку, що спостерігається при реконструкції. Однак природоохоронне законодавство заохочує враховувати режим відмови 3. Аналогічним чином, норми охорони здоров'я можуть також передбачати масштабні операції з реконструкції. З цього приводу проводяться дослідження, які будуть активізуватися в майбутньому, щоб розробити інструмент підтримки прийняття рішень в PIM, завершений для врахування багатовимірного аспекту ефективності [6].

Експертиза, пов’язана з управлінням активами структур, мобілізує такі методи, як економічні підходи та багатокритеріальна підтримка прийняття рішень.

Яке рішення є найбільш вигідним? Внесок економічного та управлінського підходів

Інструмент Casses робить зв'язок з більш детальною оцінкою ризику відмови за допомогою методів динамічного програмування або багатоцільових підходів, що також інтегрує питання гідравлічного розміру, прямих витрат та соціальних витрат. Аналіз витрат і вигод (CBA) допомагає приймати рішення шляхом порівняння різних політик або оцінки відповідності втручання стосовно витрат і вигод, які воно приносить суспільству. Цей підхід, враховуючи соціальні витрати, також має ту перевагу, що він фокусується на уподобаннях користувачів послуг і, в цілому, на їхніх очікуваннях, сприйнятті ризиків, розумінні пов'язаних явищ, знанні ситуації. Наданих їм послуг тощо . Тоді виникає питання з урахуванням часового горизонту та вибору ставки дисконтування, що відображає перевагу економічного агента сьогодення та його ставлення до ризику.

Вирішуйте за кількома критеріями

Одним із обмежень економічних підходів, зокрема АКБ, є той факт, що для оцінки критеріїв прийняття рішення враховується єдина грошова шкала, тоді як екологічні, соціальні та спадкові критерії можуть бути важко монетизувати. Багатокритеріальні методи підтримки прийняття рішень (MCA) були одними з перших методів, які використовувались для PIM (визначення пріоритетів). Вони дозволяють обирати, зберігати та сортувати альтернативи чи рішення. Вони базуються на перевагах, висловлених особою, що приймає рішення, щодо ряду критеріїв, які можуть бути оцінені в різних підрозділах (FIGUEIRA, J., GRECO, S., EHRGOTT, M.-E., 2005, Аналіз рішення з кількома критеріями: Дослідження сучасного рівня, Міжнародна серія досліджень операцій та наук про менеджмент, том 78, Спрінгер.

"> Figueira et al., 2005). Сукупні методи агрегування, засновані або виведені з теорії багатокористувацької корисності (MAUT), призначають кожній альтернативі чи рішенню оцінку єдиного критерію синтезу.

"> Figueira et al., 2005) є найпростішим із загальних методів агрегування і дозволяє просто представити принцип підходів. Він базується на першій фазі, яка називається аналізом, що відповідає розкладенню проблеми на критерії та під-критерії Кожне рішення потім оцінюється шляхом агрегування (синтезу) оцінок критеріїв за принципом зваженої суми (рисунок 4).
Принципи аналізу, синтезу та обчислення ієрархічного багатокритеріального аналізу (AHP).
огляд "> фіг. 4). Оригінальність методу, який часто обговорюється, походить від визначення ваг шляхом порівняння критеріїв у парах за допомогою матриці переваг.

Обмеження цього типу методів призвели до розробки так званих методів надмірної класифікації, таких як методи Електре, що застосовуються в різних контекстах. Наприклад, метод Electre TRI застосовувався до екологічних проблем (MAYSTRE, L.-Y., BOLLINGER, D., 1999, Aide à la negotiation multicriterères, Practices et Conseils, Presses Polytechniques et Universitaires Romanes, Lausanne.

"> Maystre et al., 1999). Щоб допомогти прийняти рішення щодо встановлення пріоритетів ділянок мереж питної води [10] та санітарії [11], що підлягають відновленню або інспекції, вони базуються на критеріях ризику. або дані контексту.

Поясніть знання та опишіть міркування експертів для оцінки інфраструктур

Методи, засновані на конкретній експертизі домену, засновані на побудові моделей, отриманих шляхом збору та формалізації експертних знань одного або декількох експертів. Процес набуття та моделювання знань складається з трьох основних фаз:

  • фаза підготовки спрямована на те, щоб спостерігач зрозумів функціонування системи та набув технічних термінів, які зазвичай використовуються для характеристики системи, що вивчається;
  • збір та формалізація знань полягає у структуруванні моделі оцінки ефективності, а потім у математичному моделюванні взаємозв’язків між різними змінними цієї моделі. Для оцінки характеристик гідротехнічних споруд вхідними даними цих моделей є показники [12], дані, формалізовані надійно. Для агрегування показників можуть бути реалізовані різні математичні співвідношення: арифметичні оператори, такі як максимальна, мінімальна, зважена сума. IF-THEN правила агрегування. Ці агрегати дозволяють отримати функціональні характеристики (гідроізоляція, дренаж тощо) та характеристики щодо режимів руйнування (внутрішня ерозія, ковзання тощо);
  • перевірка структури та встановлених взаємозв’язків полягає у порівнянні оцінки, яку виробляють експерти, та оцінки, передбаченої моделлю, наприклад, показники щодо режиму відмови.

Коли інформація недосконала ...

"> Дюбуа і Праде, 2006), часто недосконалі і походять із неоднорідних та нерівно надійних джерел [12]. Форми недосконалості можна класифікувати як невідповідність (конфлікт між двома джерелами), неточність (" обсяг становить від 10 000 до 20 000 м3 ), неповнота (упущення, відсутність інформації) та невизначеність („50% вірогідність проливної повені, яка переповнюється"). „Нові" теорії невизначеності часто адаптуються до цих форм недосконалості. IPM (теорії нечітких множин, можливості, функції переконань) (Таблиця 1
Приклад методів, реалізованих в рамках інтегрованих підходів до управління природними ризиками, зокрема аналіз ефективності захисних споруд (Tacnet et al., 2014).
set-review "> таблиця 1).

Це справді є важливим питанням для замовників та, зокрема, французької держави, власника багатьох із цих інфраструктур. Таким чином, для оцінки критеріїв ефективності на рівні роботи та пристроїв використовуються багатокритеріальні методи підтримки прийняття рішень, що асоціюють теорію функцій переконань, можливостей та нечітких множин 13. Злиття інформації розглядає декілька, нерівно надійних джерел та поєднує їх з метою прийняття рішення (вибір рівня ефективності, сортування найбільш або менш ефективних структур, рейтинг сайтів).

Для підтримки оперативних рішень управління активами інфраструктури (IPM) повинно поєднувати різні детерміновані моделі, функціональний аналіз та підтримку прийняття рішень, знаючи їх обсяг та межі. Представлення та розповсюдження недосконалості інформації дозволяють виявити ці межі. Однак інтеграція всіх підходів залишається важливою часткою також у галузі управління природними ризиками [13], що і в цій галузі. міських мереж. Розробка методів та використання взаємодії між тематичними областями застосування (мережами, захисними спорудами) - це всі шляхи для вивчення, особливо у зв'язку з компетенцією GEMAPI (управління водним середовищем та запобігання повеням).

[1] Див. Статтю "Ризик, вразливість, стійкість: які внески для управління активами захисних споруд та міських мереж? », Сторінки 10-15 цього ж випуску.

[2] Див. Статтю "Короткострокові методи програмування для утримання та оновлення спадщини", сторінки 62-69 цього ж випуску.

[3] Розроблено Ірстеєю Бордо.

[4] Див. Статтю "Стратегія сталої спадщини: інтеграція нових вимірів у вибір інвестицій та фінансування", сторінки 16-21 цього ж випуску.

[5] На безперервності проекту CARE-W (автоматизована реабілітація водних мереж).

[6] Див. Статтю "Управління добробутом: управління ефективністю з метою забезпечення стабільності послуги", сторінки 70-77 цього ж випуску.

(7] Див. Статтю "Ризик, вразливість, стійкість: які внески для управління активами захисних споруд та міських мереж?", Сторінки 10-15 цього ж випуску.

[8] Проект ANR OMEGA - "Інструмент методичної допомоги для комплексного управління міськими водами".

[9] Проект ANR INDIGAU - "Показники ефективності управління активами міських санітарних мереж".

[10] Інструмент встановлення пріоритетів для щорічного ремонту (ARP) у проекті CARE W .

[11] Методологія RERAU (Відновлення міських санітарних мереж) та інструмент INDIGAU.

[12] Див. Статтю "Збір, формалізація, кваліфікація та зберігання даних для управління активами", сторінки 80-85 цього ж випуску.

Щоб процитувати цю статтю:

Електронна довідка:
TACNET, Жан-Марк; КАРЛАДУЙ, Саймон; КОРТ, Корінна; LE GAT, Ів; РУЛЬО, Бенедікте; WEREY, Caty, Поєднання моделей підтримки прийняття рішень для управління активами інфраструктур, Revue Science Eaux & Territoires, Gestion patrimoniale des infrastructures, випуск 20, 2016, с. 90-97, 21.09.2016. Доступно в Інтернеті за адресою (консультація 02.04.2021), DOI: 10.14758/SET-REVUE.2016.20.16.